[發明專利]基于激光告警的信號采集與處理系統

在審

• 申請號: 201710782318.3
• 申請日: 2017-09-02
• 公開（公告）號: CN107656469A
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 張峻乾;陳文建;朱炳斐
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042;G06F13/42
• 代理公司: 南京理工大學專利中心32203
• 代理人: 馬魯晉

技術領域

本發明涉及激光方位定位領域，特別是基于激光告警的信號采集與處理系統。

背景技術

20世紀，除了原子能、計算機等偉大發明，激光也是這個世紀科研界的一顆璀璨之星，自20世紀90年代美國科學家梅曼制造的第一臺激光器，它的誕生廣泛而深入地影響著人們的生活。它不是普通的光，激光的發射是源于受激輻射而不是自發輻射，居于激發態的原子在外來光的激勵作用從高能級躍遷到了相對比較低的能級，同時能夠發射出一個與激勵光子性質完全相同的光子，從而光信號實現放大。激光有三大特點：一是方向性比較好，是因為激光的發散角比普通光要小很多；二是亮度高，在空間亮度十分集中；三是單色性好(相干性好)，使得很多光學實驗的精度大大提高。結合激光的這些優良特性并隨著激光技術的飛速發展，激光在現代軍事戰爭中得到廣泛的應用如激光制導技術和各種激光制導武器，是光電對抗領域重要組成部分。

傳統激光告警系統的大多采用光電二極管陣列以及光纖陣列的形式，具有后續信號處理電路簡單，易于維護等優點，但是這種形式的告警系統往往存在定位精度低、分辨率低等缺點，因此需要一種新型的信號采集與處理系統來提高告警系統整體的定位速度、精度與分辨率。

告警系統中的信號處理模塊之間的通信需要遵循一定的通信協議，這樣才能保證兩設備之間數據傳輸的可靠性，常用的通信協議有：UART異步串行通信、IIC總線通信、SPI高速異步串行通信、高速并行總線通信，其中UART和IIC通信方式適合長距離通信，但傳輸速度較慢，不適用于要求通訊速率較高的應用場合，另外系統中的信號處理設備之間的通信距離很近，串行通信方式不能發揮自身的優勢。

發明內容

本發明的目的在于提供基于激光告警的信號采集與處理系統，不僅適用于軍事激光告警系統方面，更能滿足各種需要激光定位市場的需求。

實現本發明目的的技術解決方案為：基于激光告警的信號采集與處理系統，包括信號采集模塊、信號處理模塊、信號傳輸模塊、數據轉換模塊以及顯示模塊。

其中，

所述信號采集模塊，采用的是高速模數轉換器，用于對接收到的模擬信號進行高速轉換，并將轉換之后的數字信號傳遞給信號處理模塊；

所述信號處理模塊，采用的是FPGA硬件處理平臺，用于對接收到的數字信號進行處理與分析，并將處理與分析之后的數字信號傳遞給信號傳輸模塊；

所述信號傳輸模塊，用于將數字信號傳輸給數據轉換模塊；

所述數據轉換模塊，采用的是單片機硬件處理平臺，用于對接收到的數字信號進行可視化轉換，并將轉換后的信號傳輸給顯示模塊；

進一步地，所述信號采集模塊，采用數據傳輸接口為SPI通信接口的模數轉換芯片。

進一步地，所述信號傳輸模塊，具體是根據數據傳輸協議并通過并行總線的方式進行數據傳輸。

進一步地，所述顯示模塊，主要采用LCD顯示屏模塊，其中LCD顯示屏模塊分辨率為128*64，可顯示漢字及圖形，內置8192個中文漢字、128個字符，可實現中英文式的圖形界面。

進一步地，所述信號傳輸模塊中的數據傳輸協議具體為：

當單片機中的地址鎖存使能信號ALE脈沖的下降沿到來時，單片機上的數據總線P0口輸出的地址信號被FPGA中的寄存器讀取，當單片機發出“讀取”指令RD時，此時FPGA將數據發送到數據總線P0上供單片機讀取，同理，當單片機發出“寫入”指令WR時，單片機將數據發送到數據總線P0上供FPGA讀取。這樣就完成了FPGA與單片機之間數據的高速并行傳輸通信。

本發明與現有技術相比，其顯著優點在于：(1)本發明中的信號采集與處理模塊能夠提高系統對激光的定位精度；(2)本發明中的高速數據傳輸模塊能夠實現數據的高速、無失真傳輸；(3)本發明中的數據傳輸及顯示模塊能夠直觀的顯示具體數據信息，能夠提高激光告警系統的用戶操作性能。

附圖說明

圖1是本發明基于激光告警的信號采集與處理系統的工作原理框圖。

圖2是本發明數據采集時序圖。

圖3是本發明高速數據傳輸協議接口模式圖。

圖4是本發明高速數據傳輸協議讀寫時序圖。

圖5是本發明高速數據傳輸協議流程圖。

具體實施方式

一種基于激光告警的信號采集與處理系統，包括依次連接的信號采集模塊、信號處理模塊、信號傳輸模塊、數據轉換模塊以及顯示模塊；

其中，

所述信號采集模塊，采用的是高速模數轉換器，用于對接收到的模擬信號進行高速轉換，并將轉換之后的數字信號傳遞給信號處理模塊；